CN101767191A - 钢丸成型用离心盘及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
钢丸成型用离心盘及其制造方法，属于金属磨料生产设备技术领域，具体涉及一种钢丸成型用离心盘及其制造方法。其特征在于：由上盘(1)和下盘(4)两部分组成，上盘(1)中心设有浇注口(6)，浇注口(6)为锥形开口，向上具有一定锥度，下盘(4)内腔底部中心设有分流坡(3)，分流坡(3)为圆锥面，上、下盘(1、4)通过离心孔(5)上、下孔槽配合安装，两端面之间通过高温粘结剂粘合，并通过钢套(2)固定。本发明所述离心盘工作性能优良、使用寿命长，钢丸成型性能好，可有效地避免大粒、空心、异型和连体问题。
Description
技术领域
钢丸成型用离心盘及其制造方法，属于金属磨料生产设备技术领域，具体涉及一种钢丸成型用离心盘及其制造方法。
背景技术
目前，在金属磨料生产过程中，钢丸的成型一般采取高压喷水雾化或离心成型。采用高压喷水雾化成型，由于难以控制水的流量，使生产的钢丸大粒、空心、连体等缺陷较多，此外还有较多的异型长条和椭圆丸。离心成型法生产钢丸的装置主要由底漏式浇杯和高速旋转的离心盘构成。离心盘多用粘土质或刚玉质耐火材料烧制而成，其中均匀分布若干条流槽。钢液流入中间孔后，在离心力作用下，通过流槽甩出，形成钢液微滴，落入冷却水中冷却成丸。离心成型法在一定程度上优于喷水雾化法，但目前普遍采用的离心盘，存在钢水飞溅和使用寿命短等缺点。用粘土质耐火材料制作的离心盘，由于抗冲刷能力差，在浇注2～3吨钢水之后就无法使用，需要重新更换才能继续浇注。用刚玉质耐火材料制作的离心盘，由于抗热震性差，在浇注5～6吨时便会产生炸裂而失效。现有的离心盘由于存在钢水飞溅和使用寿命短等缺点，不适用于大规模生产的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种工作性能优良、使用寿命长的钢丸成型用离心盘及其制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该钢丸成型用离心盘，其特征在于：由上盘和下盘两部分组成，上盘中心设有浇注口，浇注口为锥形开口，向上具有一定锥度，下盘内腔底部中心设有分流坡，分流坡为圆锥面，中心线与浇注口中心同轴，上、下盘四周均匀开设有多个离心孔，离心孔由上下两个孔槽组成，上孔槽开设于上盘下端面上，下孔槽开设于下盘上端面上，上、下盘通过离心孔上、下孔槽配合安装，两端面之间通过高温粘结剂粘合，并通过钢套固定。
所述浇注口上开口小，下开口大，内侧壁锥度为50～80°。
所述分流坡的分流坡锥度为120～160°。
钢水在从离心盘的上开口浇注进入离心盘的内腔时，为了防止钢水在离心盘中溅出，将离心盘内腔设计成圆锥形，圆锥角在50～80°时，可保证钢液不会从上开口溢出。
离心孔为10～12个。
离心孔为倒梯形。
所述离心盘由以下配比的材料(质量百分比)制得：锆英石4％～6％、氧化镁8％～12％、鳞片状石墨8％～10％、刚玉65％～74％、酚醛树脂6％～7％。其中锆英石(ZrO2·SiO2)：在高温下分解生成SiO2，SiO2与MgO反应生成2MgO·SiO2低熔点物质，从而降低离心盘的热应力。加入量过多，由于分解产生的SiO2增加，从而降低离心盘的耐冲蚀性。
氧化镁MgO：属碱性氧化物且熔点高。添加少量的氧化镁，可以增加耐蚀性。同时还会与锆英石分解产生的SiO2反应生成2MgO·SiO2低熔点物质，从而降低离心盘的热应力，提高抗炸裂性。氧化镁含量过多，会促进钢液渗透，降低耐蚀性。
鳞片状石墨：利用石墨的减震性能和抗钢水侵蚀性，提高离心盘的抗炸裂性和冲蚀性。含量过多，会降低离心盘的强度。
刚玉(α～Al2O3)：刚玉的化学稳定性好，硬度高，是离心盘的主要组成物，使离心盘具有高的耐磨性，从而具有高的使用寿命。
所述钢丸成型用离心盘的制造方法，其特征在于：制作工艺步骤为：
1混料：将原料组合物和酚醛树脂粘结剂放入混料机内混匀；
2压制：将混料在压力机上压制成型；
3烘干：烘干温度为250～350℃，保温60～100小时后，出炉；
4合模：将离心盘的上下两部分用高温粘结剂粘结在一起，周围用钢板焊接固定。高温粘结剂的主要成分为Al2O3，SiO2和ZrO2。
与现有技术相比，本发明钢丸成型用离心盘及其制造方法所具有的有益效果是：
1、制作简单。将混好的原料组合物压制成型，然后在250～350℃烘干即可，不需要高温烧结。
2、使用寿命长。本发明的离心盘耐高温冲刷，抗热震性能好，不易变形和炸裂，使用寿命长，适合大规模离心成型铸钢丸。
3、离心盘内腔设有锥形分流坡，钢水在从离心盘的上开口浇注进入离心盘的内腔时，钢液不会从上开口溢出。
4、钢丸成型性能好，可有效地避免大粒、空心、异型和连体问题。表1～3分别给出了钢丸成型检测后粒度、空心率和异型和连体情况。
表1钢丸粒度检测结果
| 筛网孔径 | 筛网孔径(mm) | 残留数量(g) | 各筛网上残留比例(％) |
| 8# | 2.36 | 7.7 | 1.2 |
| 10# | 2.00 | 18.0 | 2.8 |
| 12# | 1.70 | 45.6 | 7.2 |
| 14# | 1.40 | 79.9 | 12.6 |
| 16# | 1.18 | 107.1 | 16.9 |
| 18# | 1.00 | 80.2 | 12.7 |
| 20# | 0.85 | 73.0 | 11.6 |
| 筛网孔径 | 筛网孔径(mm) | 残留数量(g) | 各筛网上残留比例(％) |
| 25# | 0.71 | 52.8 | 8.4 |
| 30# | 0.600 | 47.6 | 7.5 |
| 35# | 0.500 | 35.0 | 5.5 |
| 40# | 0.425 | 20.3 | 3.2 |
| 45# | 0.355 | 26.4 | 4.2 |
| 50# | 0.300 | 12.6 | 2.0 |
| 60# | 0.250 | 9.8 | 1.5 |
| 80# | 0.180 | 9.6 | 1.5 |
| 100# | 0.150 | 3.0 | 0.5 |
| 120# | 0.125 | 1.2 | 0.7 |
| 总计 | 631.9g | 100 |
表2钢丸空心率检测结果
| 钢丸型号 | 空心率(％) | 钢丸型号 | 空心率(％) |
| S70 | 0.1 | S390 | 1.2 |
| S110 | 0.5 | S460 | 0.8 |
| S170 | 0.3 | S550 | 1.3 |
| S230 | 1.3 | S660 | 1.2 |
| S280 | 1.0 | S780 | 0.5 |
| S330 | 1.5 | S930 | 0.6 |
表3钢丸连体、异型情况
| 钢丸型号 | 连体、异型率(％) | 钢丸型号 | 连体、异型率(％) |
| S70 | 0.2 | S390 | 0 |
| S110 | 0.4 | S460 | 0.2 |
| S170 | 0.3 | S550 | 0.1 |
| S230 | 0.5 | S660 | 0.3 |
| S280 | 0.3 | S780 | 0.1 |
| S330 | 0.2 | S930 | 0.2 |
附图说明
图1是本发明钢丸成型用离心盘主视结构示意图。
图2是本发明钢丸成型用离心盘俯视结构示意图。
图3是本发明上盘主视结构示意图。
图4是本发明上盘俯视结构示意图。
图5是本发明下盘主视结构示意图。
图6是本发明下盘俯视结构示意图。
其中：1、上盘 2、钢套 3、分流坡 4、下盘 5、离心孔 6、浇注口 7、内侧壁锥度 8、分流坡锥度。
图1～6是本发明钢丸成型用离心盘及其制造方法的最佳实施例，下面结合附图1～6对本发明做进一步说明：
具体实施方式
实施例1
钢丸成型用离心盘由上盘1和下盘4两部分组成，上盘1中心设有浇注口6，浇注口6为锥形开口，上开口小，下开口大，内侧壁锥度7为65°。下盘4内腔底部中心设有分流坡3，分流坡3为圆锥面，分流坡锥度8为154°，圆锥面中心线与浇注口6中心同轴，上、下盘1、4四周均匀开设有12个离心孔5，离心孔5由上、下两个孔槽组成，上孔槽开设于上盘1下端面上，下孔槽开设于下盘4上端面上，上、下盘1、4通过离心孔5上、下孔槽配合安装，两端面之间通过高温粘结剂粘合，并通过钢套2固定，组合好的离心孔5为倒梯形。
在钢丸离心成型时钢水分股分别从12个离心孔中流出，有利于钢水分散成丸。当钢水在进入离心盘内腔后，为了让钢水迅速分流，离心盘的内腔底部中间设计为圆锥面，使钢水沿着凸圆锥面迅速向坡下分流进入离心孔，从而被甩出去，然后落入水中形成钢丸。分流坡锥度8在120～160°之间钢水分流效果最佳，可有效地避免大粒、空心、异型和连体问题，从而提高了钢丸的质量。钢水在从离心盘的上开口浇注进入离心盘的内腔时，为了防止钢水在离心盘中溅出，将离心盘内腔设计成圆锥形，内侧壁锥度7在50～80°时，可保证钢液不会从上开口溢出。
离心盘的制作方法为：
混料：将锆英石4％、氧化镁8％、鳞片状石墨8％和刚玉74％放入混料机中，加入酚醛树脂粘结剂6％之后混匀。混料的过程中保持室温25℃。搅拌好的料压制之前，保持潮湿。
压制：将混好的料在压力机上压制成型，压制时开始要轻压三次，然后重压三次。
烘干：将压制成型的离心盘放入烘干炉中，将烘干炉的温度设定为300℃，保温96小时，出炉。烘干的过程中，要将离心盘平放不要挤压，可以批量放入。
合模：烘干的离心盘取出后自然冷却，然后将离心盘的上下两部分用高温粘结剂粘结在一起，周围用钢板焊接固定，所用高温粘结剂主要成分为Al2O3、SiO2和ZrO2。
将成型的离心盘安装到离心成型的转盘上进行现场生产试验，可以连续浇注45吨以上的钢水。钢丸离心成型过程中，当钢水浇注到离心盘内，钢液沿着离心盘底面凸圆锥面迅速向坡下分流进入离心孔，从而被甩出去，然后落入水中形成钢丸，没有发生从离心盘上开口溢出现象，成型的钢丸无大粒、空心、异型和连体问题。
实施例2
本实施例中浇注口6内侧壁锥度7为50°。分流坡锥度8为160°，离心孔为11个。
离心盘主要制作原料为锆英石5％、氧化镁10％、鳞片状石墨9％、刚玉70％、酚醛树脂6％。烘干温度为350℃，保温60小时，出炉。
其他结构及制作方法与实施例1相同。
将成型的离心盘安装到离心成型的转盘上进行现场生产试验，可以连续浇注40吨以上的钢水。钢丸离心成型过程中，当钢水浇注到离心盘内，钢液沿着离心盘底面凸圆锥面迅速向坡下分流进入离心孔，从而被甩出去，然后落入水中形成钢丸，没有发生从离心盘上开口溢出现象，成型的钢丸无大粒、空心、异型和连体问题。
实施例3
本实施例中浇注口6内侧壁锥度7为60°。分流坡锥度8为130°，离心孔为10个。
离心盘主要制作原料为锆英石6％、氧化镁12％、鳞片状石墨10％、刚玉65％、酚醛树脂7％。烘干温度为340℃，保温80小时，出炉。
其他结构及制作方法与实施例1相同。
将成型的离心盘安装到离心成型的转盘上进行现场生产试验，可以连续浇注35吨以上的钢水。钢丸离心成型过程中，当钢水浇注到离心盘内，钢液沿着离心盘底面凸圆锥面迅速向坡下分流进入离心孔，从而被甩出去，然后落入水中形成钢丸，没有发生从离心盘上开口溢出现象，成型的钢丸无大粒、空心、异型和连体问题。
实施例4
本实施例中浇注口6内侧壁锥度7为80°。分流坡锥度8为120°，离心孔为12个。
离心盘主要制作原料为锆英石5.5％、氧化镁11％、鳞片状石墨8.5％、刚玉68％、酚醛树脂7％。烘干温度为320℃，保温90小时，出炉。
其他结构及制作方法与实施例1相同。
将成型的离心盘安装到离心成型的转盘上进行现场生产试验，可以连续浇注42吨以上的钢水。钢丸离心成型过程中，当钢水浇注到离心盘内，钢液沿着离心盘底面凸圆锥面迅速向坡下分流进入离心孔，从而被甩出去，然后落入水中形成钢丸，没有发生从离心盘上开口溢出现象，成型的钢丸无大粒、空心、异型和连体问题。
实施例5
本实施例中浇注口6内侧壁锥度7为75°。分流坡锥度8为140°，离心孔为12个。
离心盘主要制作原料为锆英石4.5％、氧化镁9％、鳞片状石墨9.5％、刚玉71％、酚醛树脂6％。烘干温度为250℃，保温100小时，出炉。
其他结构及制作方法与实施例1相同。
将成型的离心盘安装到离心成型的转盘上进行现场生产试验，可以连续浇注43吨以上的钢水。钢丸离心成型过程中，当钢水浇注到离心盘内，钢液沿着离心盘底面凸圆锥面迅速向坡下分流进入离心孔，从而被甩出去，然后落入水中形成钢丸，没有发生从离心盘上开口溢出现象，成型的钢丸无大粒、空心、异型和连体问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.钢丸成型用离心盘，其特征在于：由上盘(1)和下盘(4)两部分组成，上盘(1)中心设有浇注口(6)，浇注口(6)为锥形开口，向上具有一定锥度，下盘(4)内腔底部中心设有分流坡(3)，分流坡(3)为圆锥面，中心线与浇注口(6)中心同轴，上、下盘(1、4)四周均匀开设有多个离心孔(5)，离心孔(5)由上、下两个孔槽组成，上孔槽开设于上盘(1)下端面上，下孔槽开设于下盘(4)上端面上，上、下盘(1、4)通过离心孔(5)上、下孔槽配合安装，两端面之间通过高温粘结剂粘合，并通过钢套(2)固定。
2.根据权利要求1所述的钢丸成型用离心盘，其特征在于：所述浇注口(6)上开口小，下开口大，内侧壁锥度(7)为50～80°。
3.根据权利要求1所述的钢丸成型用离心盘，其特征在于：所述分流坡(3)的分流坡锥度(8)为120～160°。
4.根据权利要求1所述的钢丸成型用离心盘，其特征在于：离心孔(5)为10～12个。
5.根据权利要求1或4所述的钢丸成型用离心盘，其特征在于：离心孔(5)为倒梯形。
6.钢丸成型用离心盘的制造方法，其特征在于：所述离心盘由以下配比的材料(质量百分比)制得：锆英石4％～6％、氧化镁8％～12％、鳞片状石墨8％～10％、刚玉65％～74％、酚醛树脂6％～7％。
7.根据权利要求6所述的钢丸成型用离心盘的制造方法，其特征在于：制作工艺步骤为：
1混料：将原料组合物和酚醛树脂粘结剂放入混料机内混匀；
2压制：将混料在压力机上压制成型；
3烘干：烘干温度为250～350℃，保温60～100小时后，出炉；
4合模：将离心盘的上下两部分用高温粘结剂粘结在一起，周围用钢板焊接固定。
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